失效分析课件第2讲
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金属材料的裂纹与断口分析
断裂源区的位置、数量及精裂品课纹件 扩展方向等。
33
金属断口宏观分析的依据主要有：断口的颜 色、花纹、粗糙程度、边缘情况、位置等。
静载拉伸断口
out
精品课件
34
纤维区吸收大量塑性变形功而丧失金属光泽
韧性断裂
out
脆性断裂
精品课件
拉伸试 样的断 口比较
(确定断裂路径与组织关系) 5. 失效类型确定和失效原因判断
out
精品课件
21
3.1 断口样品的制备与保存
a. 断口样品的选取
b. 断口样品的切割
out
精品课件
22
判定主裂纹的方法
将散落断口拼合， 检验断口，氧
测量其几何形状变 化最严重区为
化，变形量最大的 最先断裂区
为主裂纹。
（主裂纹形成）
out
河海大学力学与材料学院硕士课程
金属材料失效分析
（Failure analysis of metallic materials）
第2讲 裂纹与断口分析
out
精品课件
第2讲 裂纹与断口分析
第一节 裂纹与断口 第二节 裂纹分析 第三节 断口分析
out
精品课件
2
第一节 裂纹与断口
1.1 裂纹与断口的本质
裂纹(裂缝)
完整金属在应力作用下, 某些薄弱部位发生局部破裂而
形成的一种不稳定缺陷。
• 直接破坏材料的连续性 • 应力集中(多数裂纹尾端较尖锐)
→ 金属发生低应力下破坏
实际金属零件中不可避免存在各种微裂纹。
可能产生于工艺或使用过程中,在特定载荷或环境条件
下逐渐产生并逐渐长大,一旦扩展到临界尺寸,零件即发生完
《失效分析》PPT课件 (2)
性变形处有裂纹出现；塑性断裂的一种典型断口是抗拉试样的杯锥 状断口，杯部呈纤维状特征，锥部呈浅灰色的光滑区，并与杯部或 45o角。塑性断口微观形态主要为韧窝。根据韧窝的形状可分析断 裂时所受应力的性质，如韧窝为等轴，受正应力作用，如杯锥状断 口的杯部。韧窝为拉长呈方向性，受剪切应力或撕裂应力作用，如 杯锥状断口的锥部。韧窝的大小与形核数量、材料韧性、温度、应 变速率有关；材料韧性好、夹杂或第二相粒子少、温度高、应变速 率慢则韧窝尺寸大；反之则韧窝尺寸小。
精选ppt
5
机械构件失效的主要形式
变形失效 断裂失效 腐蚀失效 磨损失效
精选ppt
6
变形失效
弹性变形失效----弹性变形过量，虽表面未发现任何
损伤痕迹，但弹性性能已达不到原设计要求。例如汽 车弹簧，经长期使用后松弛性能降低导致不能起缓冲 作用塑性变形失效
塑性变形失效----变形量超过极限，不能再使用。经
长期运转后的汽轮机叶片逐渐伸长发生塑性变形而与 壳体相接触，使汽轮机不能正常运行。
蠕变变形失效----零件长期在高温和应力作用下，即
使小于屈服应力也会缓慢地产生塑性变形，这种现象 称为蠕变，当蠕变变形量超过规定数值后就会失效， 甚至产生蠕变断裂。
高温松弛失效----零件在高温下失去弹性功能而导致
只有在晶界被弱化时才会产生沿晶断裂。
晶界弱化的基本原因----材料本身或环境介质或高温的作用
*晶界沉淀相造成的沿断裂----由晶界的夹杂和第二相沉淀所 造成的，晶界上的析出相通常是不连续的，呈球状、棒状或树枝 状，晶界沉淀相越多，断裂应力越低
*杂质元素在晶界偏聚造成沿晶脆断----如Ge、Sn、N、P、As、 Sb、Bi、S、Se、Te等。低合金钢的第二类回火脆性（合金钢在 回火后慢冷或在375~560oC等温产生晶界脆化和沿晶断裂）。
精选ppt
5
机械构件失效的主要形式
变形失效 断裂失效 腐蚀失效 磨损失效
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变形失效
弹性变形失效----弹性变形过量，虽表面未发现任何
损伤痕迹，但弹性性能已达不到原设计要求。例如汽 车弹簧，经长期使用后松弛性能降低导致不能起缓冲 作用塑性变形失效
塑性变形失效----变形量超过极限，不能再使用。经
长期运转后的汽轮机叶片逐渐伸长发生塑性变形而与 壳体相接触，使汽轮机不能正常运行。
蠕变变形失效----零件长期在高温和应力作用下，即
使小于屈服应力也会缓慢地产生塑性变形，这种现象 称为蠕变，当蠕变变形量超过规定数值后就会失效， 甚至产生蠕变断裂。
高温松弛失效----零件在高温下失去弹性功能而导致
只有在晶界被弱化时才会产生沿晶断裂。
晶界弱化的基本原因----材料本身或环境介质或高温的作用
*晶界沉淀相造成的沿断裂----由晶界的夹杂和第二相沉淀所 造成的，晶界上的析出相通常是不连续的，呈球状、棒状或树枝 状，晶界沉淀相越多，断裂应力越低
*杂质元素在晶界偏聚造成沿晶脆断----如Ge、Sn、N、P、As、 Sb、Bi、S、Se、Te等。低合金钢的第二类回火脆性（合金钢在 回火后慢冷或在375~560oC等温产生晶界脆化和沿晶断裂）。
失效分析培训教材讲课
三、分析意见
失效分析培训教材讲课
316不锈钢零件真空油冷固溶后碾压开裂案例(续)
1、据了解该批零件采用的是真空油淬炉进行固溶，装炉为 密集装炉方式，工艺为1040℃下油，从零件的金相组织和表面 硬度测试的情况看，不论是开裂零件还是未开裂零件表面均出 现了不同程度的渗碳现象，这种情况肯定会影响零件捻铆时表
案例8
案例9
2015/9/6
38CrMoAl齿轮传动轴断裂分析
2083模具试模开裂分析
24
6 热处理失效分析典型案例
什么是失效？
各类产品的零部件、电子元件等都具有一定的功能，承担各 种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的 动作等。它们在规定的条件下和规定的时间内应具有完成规定 功能的能力。不能完成规定的功能就称为失效。
失效分析培训教材讲课
什么是失效分析？
零部件在服役中出现非正常失效是经常会遇到的事，失效分 析是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技 术活动。就是研究失效现象的特征和规律从而找出失效的模式 和原因。其任务是既要揭示产品功能失效的模式和原因，分析 失效的机理和规律，又要提出并实施纠正和预防失效的措施。
表层组织：表面可观察到异常 渗碳组织，厚度约20μ
2015/9/6
7
3.1 真空淬火技术
失效分析培训教材讲课
316不锈钢零件真空油冷固溶后碾压开裂案例(续）
捻铆开裂件
500×， FeCl3 盐酸水溶液腐蚀， 表层组织：表面可观察到异常 渗碳组织，厚度约56μ
2015/9/6
8
3.1 真空淬火技术
304冲压板件氮化尺寸严重超差案例
某304冲压板件按客户要求进行盐浴氮化，硬度符合要求，
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316不锈钢零件真空油冷固溶后碾压开裂案例(续)
1、据了解该批零件采用的是真空油淬炉进行固溶，装炉为 密集装炉方式，工艺为1040℃下油，从零件的金相组织和表面 硬度测试的情况看，不论是开裂零件还是未开裂零件表面均出 现了不同程度的渗碳现象，这种情况肯定会影响零件捻铆时表
案例8
案例9
2015/9/6
38CrMoAl齿轮传动轴断裂分析
2083模具试模开裂分析
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6 热处理失效分析典型案例
什么是失效？
各类产品的零部件、电子元件等都具有一定的功能，承担各 种各样的工作任务，如承受载荷、传递能量、完成某种规定的 动作等。它们在规定的条件下和规定的时间内应具有完成规定 功能的能力。不能完成规定的功能就称为失效。
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什么是失效分析？
零部件在服役中出现非正常失效是经常会遇到的事，失效分 析是指对失效产品为寻找失效原因和预防措施所进行的一切技 术活动。就是研究失效现象的特征和规律从而找出失效的模式 和原因。其任务是既要揭示产品功能失效的模式和原因，分析 失效的机理和规律，又要提出并实施纠正和预防失效的措施。
表层组织：表面可观察到异常 渗碳组织，厚度约20μ
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7
3.1 真空淬火技术
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316不锈钢零件真空油冷固溶后碾压开裂案例(续）
捻铆开裂件
500×， FeCl3 盐酸水溶液腐蚀， 表层组织：表面可观察到异常 渗碳组织，厚度约56μ
2015/9/6
8
3.1 真空淬火技术
304冲压板件氮化尺寸严重超差案例
某304冲压板件按客户要求进行盐浴氮化，硬度符合要求，
机械装备的失效分析（续前）第2讲宏观分析技术
机械装备的失效分析（续前）第2讲宏观分析技术王荣【摘要】首先概括介绍了失效模式的定义和分类以及断裂的分类，然后总结介绍了各种一级失效模式的判别方法以及各种断裂源分析技术，最后举例介绍了宏观分析技术在失效分析中的应用及重要性。
结果表明：在机械装备的失效分析中，深入细致的宏观分析可以缩小分析范围，确定分析对象，明确分析方向，在整个失效分析过程中具有引领作用；宏观分析技术在一级失效模式的判定和主裂纹或断裂源的判定方面具有广泛的应用，特别是在变形失效、腐蚀失效和磨损失效等方面具有重要的作用，一些由缺陷引起的失效原因依据宏观分析技术基本上就可以定性。
%Firstly,the definition and classification of failure modes and the classification of fracture were briefly introduced.Then,the distinguishing methods of all kinds of first-order failure modes and the analysis technique of fracture source were summarized.Finally,the application and importance of macro analysis technique in failure analysis were exemplified.The results show that in machanical equipment failure analysis,thorough and detailed macro analysis could help to narrow the analysis range,determine the analysis obj ect and clear the analysis direction,and it plays a leading role in the whole process of failure analysis.The macro analysis technology has been widely used in the determination of the first-order failure modes and the determination of the main cracks or the fracture sources.Especially,it has an important role in deformation failure,corrosion failure and wear failure.Some failurereasons caused by defects could be found out only through macro analysis technique.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2016(052)008【总页数】8页(P534-541)【关键词】宏观分析;失效模式;主裂纹;断裂源;缺陷【作者】王荣【作者单位】上海材料研究所，上海 200437; 上海市工程材料应用与评价重点实验室，上海 200437【正文语种】中文【中图分类】TG115;TB30宏观分析技术主要是采用人的肉眼或借助低倍放大镜对失效件进行观察，对得到的各种信息进行归类，然后按照失效分析的思路和步骤进行逻辑推理和判断，初步确定构件的失效模式。
失效分析课件第2讲
断口分析技术
断裂件断口上的痕迹记录了载荷及外部环境对材料中裂纹萌生扩展 的作用及行为，以及裂纹形成过程的各种影响因素。分析之可以找 到断裂的原因及影响因素。
失效评估技术
把个体的失效事件转化成群体的失效概率事件进行分析，通过数理 统计方法分析零件或零件集成系统的失效或安全的可能性概率
如：临界裂纹长度 临界腐蚀速度 最大磨损量…
5.2材料失效的性能退化致因论
内因：材料内部结构的变化 材料性能退化的本质 ——涉及各种物理、化学及工程现象 外因：环境条件 材料性能退化在宏观上不一定表现出累计损伤 需要通过专门的性能测试 有些必须进行破坏性试验 材料性能退化的特征——隐蔽性 或快或慢，总需要一定时间 材料性能退化的同时，常常存在累计损 伤过程，看谁先导致失效
介质环境——整机环境、局部环境、具体环境 失效环境 应力环境——载荷的种类、大小、振动、噪声等 温度环境 其他环境，如湿度、辐射等
(1)对具体服役条件下的零部件进行具体分析，从
2.防止失效的思路
中找出主要的失效形式及主要失效抗力指标。 (2)运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、 力学的研究成果，深入分析各种失效现象的本质，以 主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的关系， 提出改进措施。 (3)根据“不同服枝条件要求材料强度和塑性、韧 性的合理配合”这一规律，分析研究失效零部件现行 的选材、用材技术条件是否合理，是否受旧的传统学 术观念束缚。在失效分析中常遇到一些“合法而不合 理”的技术条件规定，如果把它当成金科玉律，则会 犯分析上的错误，对防止部件失效不利。
(4)采用局部复合强化，克服零部件上的薄弱环节，
争取达到材料的等强度设计。 (5)在进行失效分析和提出防止失效的措施时，还 应做到几个结合： ①设计、材料、工艺相结合，即对形状、尺寸、材料、
失效分析案例ppt课件
的马氏体、残留奥氏体和少量的粒状碳化物。若淬火温 度过高,则得到粗大马氏体。图4所示模具断口心部呈粗晶 状断口形貌,有脆性解理断裂特征。
图6的金相组织表明,奥氏体晶粒粗大,马氏体粗大,属于明
显的过热现象。但模具表层细瓷状断口(图2、3)和细小晶
粒(图5),属于正常的淬火组织。分析认为:厂方在加工模具
2。2 断口微观检查
断口经超声波清洗干净后在扫描电镜下先以低倍（10倍）观察，
发现有典型的疲劳断裂特征，即有三个区域组成：疲劳源，疲
劳裂纹扩展区（颗粒状脆性断裂区）和最终快速断裂韧性纤维
区，其中疲劳源和疲劳裂纹扩展区占大部分面积。图2为疲劳源
和疲劳裂纹扩展区，从中能明显观察到贝壳状条纹，这是疲劳
断裂典型特征。进一步放大观察发现断口有类似台阶式线段
失效分析实例
1
案例3 3Ｃｒ2Ｗ8Ｖ钢热锻模具淬火开裂原因分析
1 背景 2 检验内容及结果
2 1 原材料化学成分 2 2 硬度测定 2 3 断口形貌
(1)宏观检查 (2)断口微观检查 2. 4 显微组织分析 3 讨论 4 结论
2
1、背景 某厂选用3Ｃｒ2Ｗ8Ｖ钢制造热锻模具用于锻造 25钢的齿状零件,模具加工成型后外部尺寸为500ｍｍ ×250ｍｍ×115ｍｍ,模具质量为110ｋｇ。在同一模具上 开出预锻和终锻两个型腔，加工时发现模具毛坯锻件硬 度偏高,采用ＨＲ150型洛氏硬度计测试硬度为30ＨＲＣ。 为便于加工,该厂将模具进行了一次降低硬度退火,但温度 和时间已无纪录。加工后的模具由本厂进行热处理,淬火 加热炉采用箱式电阻炉。为防止氧化,在模具周围填充旧 渗碳剂加以保护。模具淬火时先采用500℃、850℃两次 预热,后经1050℃×4ｈ保温,冷却介质选用Ｎ15号机油。 淬火过程中听到模具开裂声音,随即停止冷却,并放在 630℃回火炉中回火,回火时裂纹继续扩展使模具成为多个 碎块。由于发现模具开裂, 中止继续回火。
图6的金相组织表明,奥氏体晶粒粗大,马氏体粗大,属于明
显的过热现象。但模具表层细瓷状断口(图2、3)和细小晶
粒(图5),属于正常的淬火组织。分析认为:厂方在加工模具
2。2 断口微观检查
断口经超声波清洗干净后在扫描电镜下先以低倍（10倍）观察，
发现有典型的疲劳断裂特征，即有三个区域组成：疲劳源，疲
劳裂纹扩展区（颗粒状脆性断裂区）和最终快速断裂韧性纤维
区，其中疲劳源和疲劳裂纹扩展区占大部分面积。图2为疲劳源
和疲劳裂纹扩展区，从中能明显观察到贝壳状条纹，这是疲劳
断裂典型特征。进一步放大观察发现断口有类似台阶式线段
失效分析实例
1
案例3 3Ｃｒ2Ｗ8Ｖ钢热锻模具淬火开裂原因分析
1 背景 2 检验内容及结果
2 1 原材料化学成分 2 2 硬度测定 2 3 断口形貌
(1)宏观检查 (2)断口微观检查 2. 4 显微组织分析 3 讨论 4 结论
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1、背景 某厂选用3Ｃｒ2Ｗ8Ｖ钢制造热锻模具用于锻造 25钢的齿状零件,模具加工成型后外部尺寸为500ｍｍ ×250ｍｍ×115ｍｍ,模具质量为110ｋｇ。在同一模具上 开出预锻和终锻两个型腔，加工时发现模具毛坯锻件硬 度偏高,采用ＨＲ150型洛氏硬度计测试硬度为30ＨＲＣ。 为便于加工,该厂将模具进行了一次降低硬度退火,但温度 和时间已无纪录。加工后的模具由本厂进行热处理,淬火 加热炉采用箱式电阻炉。为防止氧化,在模具周围填充旧 渗碳剂加以保护。模具淬火时先采用500℃、850℃两次 预热,后经1050℃×4ｈ保温,冷却介质选用Ｎ15号机油。 淬火过程中听到模具开裂声音,随即停止冷却,并放在 630℃回火炉中回火,回火时裂纹继续扩展使模具成为多个 碎块。由于发现模具开裂, 中止继续回火。
失效分析基本方法PPT课件
系统工程法
9
3.1 失效分析的思路及方法
1 失效系统工程分析法主要类型：
（1）故障树分析法（简称FTA法） （2）特征—因素图分析法 （3）事件时序树分析法（简称 ETA法） （4）故障率预测法 （5）失效模式及后果分析法（简称FMEA法） （6）模糊数学分析法
主要类型
10
3.1 失效分析的思路及方法
四M方法
7
3.1 失效分析的思路及方法 3. “四M”分析思路及方法
（1）人员情况的分析 （2）环境情况的分析 （3）设备情况的分析 （4）管理情况的分析
四M方法
8
3.1 失效分析的思路及方法
3.1.3 失效系统工程分析法
失效系统工程是把复杂的设备或系统和人的 因素当作一个统一体，运用数学方法和计算机等现 代化工具，来研究设备或系统失效的原因与结果之 间的逻辑联系，并计算出设备或系统失效与部件之 间的定量关系。
故障树例
15
3.1 失效分析的思路及方法
故障树例
16
3.1 失效分析的思路及方法
定义与特征
17
3.1 失效分析的思路及方法
各底事件发生概率的均值及其左右分布
事件 均值m 分布、 事件 均值m 分布、 事件 均值m 分布、
x1 0.0002 5.03410-5 x2 0.0010 2.51710-4 x3 0.0030 7.55110-4 x4 0.0004 1.00710-4 x5 0.0007 1.76210-4 x6 0.0006 1.51010-4 G18 0.0002 5.03310-5 G6 0.0075 1.88110-3
，材料成分不合格，夹杂物超级，显微组织不符合要求 ，材料各向异性严重，冶金缺陷等。
2019-2020年人教统编2失效分析的基本理论和技术幻灯片
1＃叶片断口疲劳区形貌
1＃叶片为首断件，同时也是燃机致损的肇事件
Hale Waihona Puke 3 主裂纹及裂纹源的判断• 在机械事故分析中，当残骸拼凑之后，经常会碰到在同 一失效件上出现多条裂纹，这就要求从中准确地找出首 先开裂的部位——主裂纹。
(a)“T”型法
•
3 主裂纹及裂纹源的判断
(b) 分叉法
（c）变形法 • 变形量大的部位为主裂纹，其它部位为二次裂纹
• 在摩擦过程中形成的（没有摩擦，就不会产生滑动性的 机械痕迹）
• 亦可称为摩擦痕迹，它是摩擦过程的真实记录。
3.机械接触的损伤痕迹
②滑动性机械痕迹的分类
a. 犁痕(即划痕)：包括犁皱痕迹、犁削痕迹和犁碎痕迹 b. 粘着痕迹 c. 摩擦疲劳痕迹 d. 摩擦腐蚀痕迹(复合型)
4.电接触损伤痕迹
主要包括: • 电腐蚀(电侵蚀）痕迹 • 电腐蚀（表面）损伤痕迹 • 电接触粘附 • 电磨损痕迹 • 静电痕迹
① 机械接触痕迹 ② 腐蚀痕迹 ③ 电侵蚀痕迹 ④ 污染痕迹
⑤ 分离物痕迹 ⑥ 热损伤痕迹 ⑦ 加工痕迹
3.机械接触的损伤痕迹
①压入性机械痕迹
• 造痕物压入留痕物时，法向载荷的作用缓慢 而持续，保持较长时间的接触状态或接触面不 再分离(即静态接触)，变形速度一般较小，这 时留下的痕迹称为压入性机械痕迹——简称为 压痕(或压印)。
断口分析一般包括宏观分析与微观分析两个方面 前者系指用肉眼或40倍以下的放大镜、实体显微镜对断口
• 常导致接触金属的脆性断裂，一般称作液态金属脆。
6. 痕迹分析的一般程序
①寻找、发现和显现痕迹 ②痕迹的提取、固定、显现、清洗、记录和保存 ③鉴定痕迹
• 进行针对性的检验，一般原则是由表及里，由简而繁，先宏观后 微观，先定性后定量
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失效分析常常是先判断失效模式，后查找失效原因 尽量把失效过程的起始状态作为分析的重点
顺藤摸瓜
顺藤找根
藤→过程
形象 比喻
顺瓜ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ藤
顺根摸藤
瓜→结果
顺瓜摸藤+顺藤找根 顺根摸藤+顺藤摸瓜 顺藤摸瓜+顺藤找根
根→原因
5.材料失效的致因论
材料失效的累计损伤致因论
材料失效的性能退化致因论
材料失效的环境致因论
材料原始缺陷致因论 管理失控的材料失效致因论
材料之间不“协调”
6.失效分析技术方法概述
痕迹分析技术
对失效过程中表面或其他部位留下的痕迹特征进行分析、诊断鉴别， 找出其变化的过程和形成的原因，为失效分析提供线索和证据
裂纹分析技术
通过对裂纹产生的部位及其材质、裂纹的宏观及微观特征分析，判 定裂纹起始位置及走向，探究裂纹产生的原因和机理，从而找到零 件失效的原因。
如：临界裂纹长度 临界腐蚀速度 最大磨损量…
5.2材料失效的性能退化致因论
内因：材料内部结构的变化 材料性能退化的本质 ——涉及各种物理、化学及工程现象 外因：环境条件 材料性能退化在宏观上不一定表现出累计损伤 需要通过专门的性能测试 有些必须进行破坏性试验 材料性能退化的特征——隐蔽性 或快或慢，总需要一定时间 材料性能退化的同时，常常存在累计损 伤过程，看谁先导致失效
断口分析技术
断裂件断口上的痕迹记录了载荷及外部环境对材料中裂纹萌生扩展 的作用及行为，以及裂纹形成过程的各种影响因素。分析之可以找 到断裂的原因及影响因素。
失效评估技术
把个体的失效事件转化成群体的失效概率事件进行分析，通过数理 统计方法分析零件或零件集成系统的失效或安全的可能性概率
(4)采用局部复合强化，克服零部件上的薄弱环节，
争取达到材料的等强度设计。 (5)在进行失效分析和提出防止失效的措施时，还 应做到几个结合： ①设计、材料、工艺相结合，即对形状、尺寸、材料、
成型加工和加强化工艺统一考虑；
② 结构强度(力学计算、实验应力分析)与材料强度相 结合，试体试验与实际零部件台架模拟试验相结合； ③ 宏观规律与微观机理结合，宏观断口和微观断口分 析相结合，宏观、微观、亚微观组织分析相结合；
5.4原始缺陷致因论
材料冶金缺陷（成分偏析和超差、夹杂、气孔、缩孔） 加工工艺缺陷（铸造、锻造、热冷轧、挤压、焊接、切削加工） 材料成分、结构、组织特征缺陷 热处理工艺缺陷（过热、过烧、晶粒过大、回淬、淬火裂纹、表面脱碳） 表面缺陷及其他缺陷 物理性能不合格 材料性能缺陷 化学性能不合格 使用性能不合格 焊接结构 结构工艺缺陷 铆接、螺栓连接、胶结形成的应力集中 开孔结构不合理 使用的材料相关性缺陷 材料与环境不“协调”
材料使用环境的复杂性 ——实际环境往往是多重的、关联的
物理环境和化学环境 组装不当的内部小环境 非正常使用的环境…
5.4管理失控致因论
设计计算差错、选材不当、选用工艺不当、采用的标准或规范不当 细节设计失误、图纸绘制差错、
设计失误
使用条件失误、未做必要地可靠性试验、寿命评估失误 未考虑维护维修
零件加工差错 制造错误 质量检验漏洞 设备组装集成差错 人为的差错 使用违规 使用规范不完善或不合理 维护维修差错——错、忘、漏、损
5.1材料失效的累计损伤致因论
由小到大 材料累计损伤的本质——组织结构的累计损伤 由宏观到微观 有一定的规律
形状和尺寸的变化，如：变形、溶胀、熔坑… 材料累计损伤的特征——显性的完整性破坏 材料的连续性被破坏，如裂纹、断裂、蚀坑、龟裂… 材料变质，如表面氧化、腐蚀、烧蚀…
材料累计损伤的判据——损伤临界值
④实验室规律性、试验研究与生产试验相结合。
3失效分析的一般程序
保护失效现场 侦查现场收集资料 制定失效分析计划
执行失效分析计划 综合评定分析结果 研究补救措施和预 防措施
起草失效分析报告 评审失效分析报告 提出失效分析报告 进入反馈系统
4.失效分析的思考途径和方向
失效的完成状态呈现失效过程的总结果——起始状态和中间状态的某些结果以及终态结果
材料性能退化的判据——性能指标
材料性能 产品性能 系统性能…
5.3材料失效的环境致因论
某种的环境造成一定性能退化 材料性能退化与环境 ——环境是造成性能退化的外界条件 同种材质不同环境造成不同的性能退化 不同材质同种环境造成不同的性能退化 环境作用的累计损伤往往集中在某些关键部位 材料累计损伤与环境 ——材料累计损伤是环境作用的痕迹 环境作用的累计损伤往往发生在薄弱环节 不同的环境产生不同累计损伤 累计损伤与环境条件有内在的联系
第二讲 失效分析思路与技术方法概述
失效分析的思路 失效分析的一般程序 失效的相关致因论 失效分析技术方法
1.失效分析的思路
以调查、观察和试验获取的失效信息（失效对象、失效现象、失效环境）为分析的事实依据， 以失效规律（即材料失效的宏观表象特征和微观过程机理）为理论依据， 按一定的分析和推理方法，来判断失效事件的失效模式，查寻失效原因，提出预防措施和改进方法。 当前失效件——在机械失效现场调查获得的失效件 失效对象 潜在失效件——在役或返修中的与当前失效件相同型号的并履历相似的机件 过去失效件——历史上曾经发生过的与当前失效件同一型号的失效件 失效现场调查收集到的各种有关失效的宏观表现及特征 失效现象 实验室分解检查观察和实验得到的各种宏观显性和隐形的失效表现及特征 失效的微观特征 模拟试验时出现的失效特征 文献记录的同类失效 特征
介质环境——整机环境、局部环境、具体环境 失效环境 应力环境——载荷的种类、大小、振动、噪声等 温度环境 其他环境，如湿度、辐射等
(1)对具体服役条件下的零部件进行具体分析，从
2.防止失效的思路
中找出主要的失效形式及主要失效抗力指标。 (2)运用金属学、材料强度学和断裂物理、化学、 力学的研究成果，深入分析各种失效现象的本质，以 主要失效抗力指标与材料成分、组织、状态的关系， 提出改进措施。 (3)根据“不同服枝条件要求材料强度和塑性、韧 性的合理配合”这一规律，分析研究失效零部件现行 的选材、用材技术条件是否合理，是否受旧的传统学 术观念束缚。在失效分析中常遇到一些“合法而不合 理”的技术条件规定，如果把它当成金科玉律，则会 犯分析上的错误，对防止部件失效不利。